[发明专利]多通道可重构信号处理装置

说明书

本发明公开了一种多通道可重构信号处理装置，旨在提供一种集成度更高、重构方式更灵活的信号处理装置，本发明通过下述技术方案实现：采用时钟分路电路接收参考时钟，并将所需的时钟分发到各个信号处理通道，各信号处理通道在DSP与FPGA之间交换控制参数，按照系统主机的重构指令给FPGA和DSP加载不同的处理程序，FPGA和DSP从各自外挂FLASH加载功能程序，待处理的基带信号通过数据交换矩阵送给相应信号处理通道，各信号处理通道DSP和FPGA对基带信号进行处理后再传送给数据交换矩阵，完成中频及基带信号的处理，实现各种方式的调制/解调、解扩/解跳、数据纠错编译码、波束包络处理和时间测量。

技术领域

本发明关于通信、导航、识别等领域，涉及一种主要用于航空通信的多通道可重构信号处理装置。

背景技术

信号处理装置目前广泛的应用于通信、导航、识别等领域。一般的信号处理装置面向具体应用场景，功能构架及信号处理能力千变万化，兼容性较差，无法适应多平台复杂应用场景，极大增加了硬件研发、软件开发成本。目前主流信号处理装置功能需求，兼顾机载、舰载、车载、地面等平台的使用需求，使得信号处理装置能够在软件无线电、卫通、数据链等不同领域灵活广泛的应用，信号处理装置就必须通过统一的大规模FPGA+高速DSP的电路架构，多通道设计的一致性打破多平台通用化的壁垒。通用信号处理模块一般采用3个独立的通道，每通道为DSP+FPGA的结构。激励接收模块一般按频段划分为多个种类。由于传统信号处理系统存在诸多缺点，例如：在平台重构过程中FPGA计算中断会造成数据丢失；有限的平台硬件资源难以适应处理算法规模的不断增加。随着航电系统综合化和软件无线电理论的发展，对高速采样、信号处理、软件重构能力和小型化的要求越来越高。需要设计出一种集成度更高、重构方式更灵活、采样速率可动态配置的通用信号处理平台。针对多波段、多标准信号的灵活接收的要求，接收机接收的信号往往处于不同的频段并且有着不同的带宽，要想实现对多波段信号的处理，最简单直接的方法就是多通道数字接收机。多通道接收机由多个不同下变频模块并列组成，每个下变频模块覆盖单一频段并完成对这一固定频段的信号接收，虽然可以实现功能，但是不可避免会造成体积庞大资源浪费严重且可扩展性差。为了改善多通道数字接收机的缺点。现有技术提出了基于FPGA的可重构虚拟多通道数字接收机，整个接收机只有一个通道，通过对通道的重构来实现不同频段不同带宽的接收。经过抽取滤波等方式得到基带数字信号，基带信号经过直接数字式频率合成器DDS混频之后得到差频信号和和频信号，信号分为两个通道，一路经过CIC抽取降频和半带滤波器得到较低频率，另一路经过降频和半带滤波得到的低频信号。虽然系统能够正常通信工作，但增加资源消耗，对于多通道多变化的情况明显是不适用的。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种集成度更高、重构方式更灵活、采样速率可动态配置。能够减少硬件资源的多通道可重构信号处理装置，以克服传统信号处理装置设计周期长，不能复用，不可扩展，可靠性验证不充分等问题。

本发明的上述目的可以通过以下措施来达到，一种多通道可重构信号处理装置，包括：1-4个一致性连接到背板连接器的独立的信号处理通道和每个信号处理通道上的信号处理电路、时钟分路电路和电源转换电路，并联在背板连接器上的数据交换矩阵和系统主机，其特征在于：时钟分路电路接收参考时钟，经过倍频和分频转换为信号处理所需的时钟，分发到各个信号处理通道，各信号处理通道采用分别存储多版本切换应用程序的现场可编程门阵列FPGA、数字信号处理器DSP，DSP与FPGA之间通过EMIF接口交换控制参数，DSP和FPGA从各自外挂FLASH加载功能程序，实时完成了大容量数据处理，DSP将待处理数据存放在外挂同步动态随机存储器DDR中；待处理的基带信号通过数据交换矩阵送到信号处理通道，DSP和FPGA对基带信号进行处理后再传送给数据交换矩阵，信号处理通道按照系统主机的重构指令给FPGA和DSP加载不同的处理程序，完成中频及基带信号的处理，实现各种方式的调制/解调、解扩/解跳、数据纠错编译码、波束包络处理和时间测量。

本发明相比于现有技术的有益效果是：